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Un catalyseur rapproché du moteur pour les poids lourds
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Un catalyseur rapproché du moteur pour les poids lourds

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Au 66ème salon IAA des Véhicules Industriels à Hanovre (du 22 au 29 septembre), Continental présentera une solution de systèmes de post-traitement des gaz d’échappement rapprochés du moteur pour poids lourds. Positionner le pot catalytique d’oxydation diesel (DOC) à proximité du moteur signifie que le volume du DOC peut être réduit d’environ 30%. Dans le même temps, en utilisant le substrat de catalyseur récemment mis au point avec la structure CS-Design® (Structure Crossversal – voir détails ci-dessous), Continental prétend pouvoir diminuer le poids du DOC de 20%. Les faibles niveaux de perte de chaleur et le degré élevé de rendement de conversion de la structure de cellules CS contribueront à répondre aux futures limites d’émissions d’oxydes d’azote, tels que celles qui sont énoncées dans la réglementation CARB 2023 (California Air Resources Board) aux USA. En effet, grâce à l’augmentation de la température de travail dans le DOC, l’injection de la solution d’urée peut commencer plus tôt. En plus du DOC, la solution qui doit être présentée à Hanovre comprend également le système de dosage d’urée intégré dans le réservoir, l’unité de contrôle du SCR (réduction catalytique sélective), et le substrat métallique du catalyseur utilisé pour l’évaporation complète de la solution d’urée.

Catalyseur rapproché Continental

«Jusqu’à présent, le positionnement du DOC en position couplée au moteur dans les poids lourds était impossible en raison du faible espace d’installation disponible, » explique le Dr Markus Distelhoff, Chef de l’Unité Carburant et Echappement de la Division Continental Powertrain. « Avec l’incorporation d’un substrat de catalyseur particulièrement léger et efficace, notre solution permet désormais de réaliser des géométries carrés compactes qui peuvent être placées à proximité du moteur, offrant ainsi un certain nombre d’avantages. »

Grâce à la réduction de matière utilisée dans la DOC, le nouveau convertisseur catalytique possède le même niveau élevé d’efficacité globale et est plus économique que les solutions de post-traitement des gaz d’échappement précédentes, qui sont montées sur le châssis entre les essieux. Cet espace libéré peut bénéficier au volume du réservoir.

Adapter le convertisseur catalytique à l’espace disponible

Un moteur de camion est conçu pour avoir une faible consommation de carburant à des charges élevées. Cependant, dans d’autres situations d’exploitation, ces moteurs ne libèrent pratiquement aucune chaleur. Bien que cela profite au niveau de l’efficacité énergétique, cela présente un défi pour les systèmes de post-traitement des gaz puisque ceux-ci ne fonctionnent pas correctement en dessous d’une certaine température. Si le gaz d’échappement est déjà à une température basse au niveau du moteur, une longue section de tuyau entre le moteur et le système de post-traitement des gaz d’échappement, monté sur le châssis entre les roues, est d’autant plus désavantageux que les gaz d’échappement continuent à se refroidir. En particulier en circulation urbaine, il peut être difficile d’assurer une température de conversion adéquate. L’installation du DOC à proximité du moteur change cela. Avec cette configuration, la perte de chaleur à travers les tuyaux peut être négligée. Comme l’efficacité du DOC augmente avec la température des gaz, le volume du DOC peut être réduit. Ainsi, lorsque Continental a effectué des essais avec un DOC près du moteur, il a été possible de réduire le volume du DOC de 30%, passant de 11,3 à 7,8 litres.

structure CS-Design®

Continental utilise le nouveau substrat de catalyseur « CS » dans sa solution. Avec ce matériau de feuilles ondulées, la structure ondulée présente un léger angle d’inclinaison (d’où le nom Crossversal Structure, « CS »). En combinant des ondes diagonales gauche et droite, la structure du DOC se fait sans feuille intermédiaire, ce qui est une première pour un catalyseur. Par conséquent, la quantité de matière utilisée et donc la masse diminuent de 20%. Dans le même temps, l’efficacité du convertisseur de NOx (SCR) augmente à mesure que le parcours en diagonale des ondes de gaz génère des turbulences, ce qui permet à l’oxyde d’azote contenue dans les gaz d’échappement d’entrer plus facilement en contact avec la surface catalytique revêtue du substrat.

Les effets positifs de l’installation du catalyseur près du moteur

Dans les voitures diesel, l’installation du DOC près du moteur est maintenant commune. Cette tendance ne peut pas être mise en œuvre si rapidement pour les véhicules commerciaux en particulier, puisque que les châssis ont une durée de vie très longue. C’est pour cette raison que la première étape vers l’installation du catalyseur à proximité du moteur ne peut avoir lieu qu’en utilisant des convertisseurs catalytiques particulièrement compacts.

Packaging du DOC Continental

Installer avec succès le DOC proche du moteur a d’autres avantages selon Rolf Brück, responsable de la ligne de produits catalyseurs : « Par exemple, le niveau de température plus élevé permet une anticipation de l’injection de la solution d’urée en aval du DOC. En conséquence, la conversion des NOx commence plus tôt ». La température plus élevée, en liaison avec les matériaux structurés en feuilles métalliques, sur lesquelles la solution d’urée est pulvérisée, conduit à l’évaporation complète de la solution d’urée. Cela empêche l’accumulation de dépôts en aval. Ces dépôts restreindraient la section de passage des gaz, nuisant à la qualité du système de post-traitement et détruisant les composants de transport de gaz tels que les éléments flexibles.

Avec la relocalisation complète probable du système de post-traitement des gaz d’échappement vers le moteur à long terme, l’exigence de volume des pièces montées sur le châssis diminue, ce qui libère un espace pour l’augmentation du volume du réservoir de carburant. «L’installation du système de post-traitement à proximité du moteur est une condition préalable. Si vous ne commencez pas par là, alors vous n’aurez pas les gains promis sur le châssis», ajoute Brück.

Source : Continental

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